Disciplina GenéticaHumana

Profa. Luciana Rodrigues

GENÉTICA HUMANA

A genética é uma especialidade que lida com diagnóstico, o tratamento e o controle dos distúrbios hereditários.

Áreas da genética

Citogenética – estudo dos cromossomos;

Genética molecular e bioquímica – estudo da estrutura e função de genesindivíduais;

Genômica – estudo do genoma, sua organização e funcionamento;

Genética de populações – estudo da variação genética nas populações humanase fatores que determinam frequências alélicas;

Genética do desenvolvimento – estudo do controle genético dodesenvolvimento;

Genética clínica – aplicação da genética ao diagnóstico e aos cuidados dopaciente.

HISTÓRIA DA GENÉTICA

Gregor Mendel:

Era um monge austríaco considerado o “pai” da genética;

Descreveu os princípios da hereditariedade em 1865;

Seus relatos passaram despercebidos na literatura científica durante 35anos;

As Leis de Mendel originaram-se de experiências com ervilhas, nas quaisele cruzou linhagens puras diferindo em uma ou mais características bemdefinidas e acompanhou a progênie dos cruzamentos durante pelo menosduas gerações.

HISTÓRIA DA GENÉTICA

Charles Darwin:

Formulou a teoria da evolução que enfatizava a natureza hereditária davariabilidade entre membros de uma espécie como importante fator daevolução (1859).

Francis Galton:

Realizou estudos familiais (concentrando-se nos gêmeos) para entender ainfluência da hereditariedade nas várias características humanas.

HISTÓRIA DA GENÉTICA

• Projeto Genoma Humano iniciou-se em 1991;

• Almejava sequenciar o genoma humano até 2005;

• No entanto, no final de 2000 a sequência já estava praticamente completa porum laboratório particular nos EUA (CELERA);

• E em janeiro de 2001 foi publicada a sequência completa nas revistas Nature eScience pelo grupo coordenado pelo pesquisador Francis Collins no NIH(National Institutes of Health);

• Dado mais importante: dos 80 mil genes que se pensava existir foramdescobertos apenas 30 mil.

DOENÇAS MONOGÊNICAS

Causadas por um único gene alterado;

A mutação pode estar presente em apenas um cromossomo de um par (comum alelo normal no cromossomo homólogo ) ou nos dois cromossomos do par;

Em geral a maioria dos distúrbios monogênicos exibem padrões deheredogramas óbvios e característicos;

São classificadas de acordo com a maneira pela qual são herdadas:

Autossômica DominanteAutossômica RecessivaLigadas ao Cromossomo X

TIPOS DE DOENÇAS GENÉTICAS

DOENÇAS CROMOSSÔMICAS

Excesso ou ausência de genes contidos em cromossomos inteiros ousegmentos;

Contribui com cerca de metade de todos os abortos espontâneos de primeirotrimestre;

Exemplo: Presença de uma cópia extra do cromossomo 21 resulta na síndromede Down.

47,XY,+21

Doenças multifatoriais

Resulta da combinação de causas genéticas e ambientais.

Exemplo: Lábio Leporino com ou sem Fenda Palatina, Diabetes, Câncer.

Doenças Mitocondriais

Um número relativamente pequeno de doenças que ocorremexclusivamente pelo DNA mitocondrial ou em combinação com oDNA genômico.

IMPACTO DAS DOENÇAS GENÉTICAS

Há menos de um século atrás:Doenças de causa não genética (desnutrição, contagiosas) causavam amaioria das mortes em crianças.Durante o último século:Houve melhoria nas condições de saúde pública e as doenças genéticastem sido responsáveis por uma maior proporção de mortes emcrianças nos países desenvolvidos.

Há menos de um século atrás:

Doenças de causa não genética (desnutrição, contagiosas) causavama maioria das mortes em crianças.

Durante o último século:

Houve melhoria nas condições de saúde pública e as doençasgenéticas tem sido responsáveis por uma maior proporção de mortesem crianças nos países desenvolvidos.

IMPACTO DAS DOENÇAS GENÉTICAS

Quanto mais desenvolvido o país e maiores as condições desaúde pública menor o número de mortes por desnutrição edoenças infecciosas e as causas genéticas assumem uma taxaproporcionalmente mais importante, além de seremresponsáveis por um maior número de internações hospitalares.

INDICAÇÕES PARA ENCAMINHAMENTO GENÉTICO

1. Avaliação de pessoa com deficiência intelectual . Atraso dedesenvolvimento.

2. Avaliação de pessoa com malformação única ou múltipla;dúvida sobre síndrome dismórfica.

3. Avaliação de possível doença metabólica herdada.

4. Possível distúrbio monogênico.

5. Alterações cromossômicas, incluindo rearranjos balanceados.

6. Casais com história de abortos recorrentes.

7. Consanguinidade em um casal.

8. Consulta sobre teratógeno.

9. Consulta pré-concepcional e consulta sobre fator de risco,incluindo idade materna avançada e outras indicações potenciaispara diagnóstico pré-natal.

Princípios de Dismorfologia

Malformação – defeito morfológico primário de um órgão ou partedo corpo resultante de um processo de desenvolvimento anormal(exemplo: fenda labial, polidactilia).

Displasia – defeito envolvendo a organização anormal de células emum tecido (exemplo: displasia esquelética).

Sequência – defeito primário com suas mudanças estruturaissecundárias (exemplo sequência de Pierre Robin, defeito primário nodesenvolvimento mandibular produz uma mandíbula pequena,glossoptose e palato fendido).

Síndrome – conjunto de malformações primárias múltiplas devidas auma etiologia (exemplo: trissomia do 13)

Deformação – alteração na forma, ou posição, de uma parte docorpo normalmente formada por forças mecânicas. Em geral ocorreno período fetal, não na embriogênese (exemplo: oligodrâmnio –líquido amniótico reduzido).

Disrupção – Defeito morfológico de um órgão, parte de um órgãoresultante de uma pertubação extrínseca, ou interferência, em umprocesso de desenvolvimento normal. (exemplo: defeito secundáriode um membro resultante de um evento vascular)

HEREDOGRAMA

DEFINIÇÕES

Alelo – sequências de DNA que um gene ocupa num locus.

Locus – posição ocupada por um gene em um cromossomo.

Alelo normal ou selvagem – alelo que prevalece, presente na maioria daspessoas.

Alelos mutados/ mutação – apresentam uma mudança na sequência do DNA.

Polimorfismo – quando os alelos mutados são comuns na população.

Genótipo – conjunto de alelos que constitui a composição genética.

Fenótipo – características observáveis de um indivíduo (morfológica, clínica).

Homozigoto – quando uma pessoa tem um par de alelos idênticos (AA, aa).

Heterozigoto - quando os alelos são diferentes, portador (Aa).

Mutação termo usado para:

indicar uma nova nova mutação genética que antes não era conhecida emuma família;

Indicar um alelo causador de doença.

HEREDOGRAMA

Para estabelecer o padrão de transmissão, a primeira etapa é obterinformações sobre a história familiar do paciente e resumir na forma de umheredograma.

Heredograma é uma representação gráfica de uma árvore genealógica, usandosímbolos padrão.

Probando – membro afetado da família por meio do qual a família é avaliada.

Consulente – pessoa que procura o geneticista para uma avaliação.

Prole – irmãos e irmãs de uma família.

Parentesco – quando todos os membros das famílias são incluídos.

Consanguíneos – casal que têm um ou mais ancestral em comum.

Isolado - quando só há um membro afetado na família.

Esporádico – distúrbio causado por uma nova mutação no propósito.

Os padrões apresentados pelos distúrbios nos heredogramas dependem de 2fatores:

1) O local cromossômico, que pode ser autossômico (situado em um cromossomoautossomo) ou ligado ao X (situado no cromossomo X).

2) Se o fenótipo é dominante (quando apenas um cromossomo de um par carregao alelo mutado), recessivo (quando ambos os cromossomos do par carregam oalelo mutado).

Padrões básicos de herança:

DOMINANTE RECESSIVO

AUTOSSÔMICO Autossômico dominante Autossômico recessivo

LIGADO AO X Dominante ligado ao X Recessivo ligado ao X

Caráter DOMINANTE

Caráter que se expressa mesmo quando apenas um cromossomo de um parpossui o alelo variante.

Caráter RECESSIVO

Caráter que se expressa na ausência do alelo dominante.

a a

aA

Homozigoto: alelos iguais

Heterozigoto: alelos diferentes

GENÓTIPO

Constituição gênica de um indivíduo.

FENÓTIPO

Caráter, traço, ou conjunto de caracteres que podem ser observados

Resultam da interação entre a ação dos genes e o ambiente

15q21.2

I

II

2

4

1

1 2 3

I

II

III

IV

I

II

III 2

I

II

III

IV 2 32

EXERCÍCIOS

PROBLEMA I

Roberto possui braquidactilia. É o primeiro filho de uma irmandade de 5 indivíduos.Os 2º e 5º irmãos são mulheres normais; o 3º irmão é um homem normal e o 4º éuma mulher também afetada.O pai de Roberto é afetado pela mesma anomalia e possui 3 irmãos; a irmã maisvelha é normal, o 2º indivíduo da irmandade é o pai de Roberto, enquanto que o 3ºe 4º indivíduos são respectivamente homem e mulher portadores de braquidactilia.O avô paterno de Roberto é normal enquanto que a avó é também braquidactílica.Essa senhora possui 3 irmãos mais jovens, sendo o primeiro um homem normal e osdois mais novos, mulheres normais. O indivíduo II-1 na genealogia de Roberto teve 2filhos homens normais e um abortamento espontâneo.

1. Construa a genealogia de Roberto, indicando as gerações, o número de cadaindivíduo e o propósito.

PROBLEMA II

Marcelo foi atendido no ambulatório de genética clínica e aconselhamentogenético para investigação diagnóstica por apresentar: face com fenda palpebralcom inclinação para baixo, hipoplasia da região malar, retrognatiaacentuada(mandíbula para trás), orelhas muito pequenas e totalmentealteradas na sua forma e ausência de conduto auditivo externo bilateralmente.Marcelo é o segundo filho de uma irmandade de 3 irmãos, sendo o mais velhodo sexo masculino e o terceiro do sexo feminino. A mãe de Marcelo é normal eseu pai apresenta ao exame hipoplasia malar, com discreta assimetria da face eretrognatia com orelhas normais e conduto auditivo externo presentebilateralmente. Os avós maternos de Marcelo são normais. O avô paterno énormal e a avó paterna apresenta orelha pequena à direita com discretahipoplasia malar.

1. Monte a genealogia da família, especificando os afetados

HERANÇA AUTOSSÔMICA DOMINANTE

Cada pessoa afetada em um heredograma tem um genitor afetado, que tambémtem um genitor afetado;

O alelo A é o mutado e o alelo a é o normal;

As reproduções que geram filhos com uma doença autossômica dominante são,em geral, entre um heterozigoto para a mutação (Aa) e um homozigoto para oalelo normal (aa).

Resultado da reprodução Aa x aa

Genitor Normal aa

a a

A Aa – afetado Aa – afetado

Genitor Afetado a aa - normal aa - normal

Aa

Cada filho desta reprodução tem:

50% de chance de receber o alelo anormal A do genitor afetado e, portanto,ser afetado Aa;

50% de chance de receber o alelo normal a e, portanto, não ser afetado aa;

O genitor não-afetado pode transmitir apenas o alelo a normal para cada filho.

CADA GESTAÇÃO É UM EVENTO INDEPENDENTE, NÃO –GOVERNADO PELO RESULTADO DAS

GESTAÇÕES ANTERIORES.

HOMOZIGOTOS PARA CARACTERÍSTICAS AUTOSSÔMICAS DOMINANTES

Os genitores de um homozigoto podem ser:

Aa x AaAA x AaAA x AA

Genitor Afetado Aa

A a

A AA – Homozigoto afetado Aa – afetado

Genitor Afetado a Aa - Afetado aa - normal

Aa

Clinicamente, a distinção entre heterozigotos afetados e homozigotos pode serfeita porque os distúrbios autossômicos dominantes em geral são muito maisgraves nos homozigotos

CARACTERÍSTICAS DA HERANÇA AUTOSSÔMICA DOMINANTE

1. O fenótipo em geral aparece em todas as gerações.

2. Os afetados possuem pai ou mãe afetados.

3. Qualquer filho de um genitor afetado tem um risco de 50% de herdar acaracterística.

4. Homens e mulheres têm igual probabilidade de transmitir o fenótipopara seus filhos de ambos os sexos.

5. Irmãos ou filhos normais de afetados em geral não transmitem a doençapara seus descendentes.

I

II

III

IV

Heredograma - Herança Autossômica Dominante

MUTAÇÃO NOVA

Mutação que aparece pela primeira vez na família

Muitas condições genéticas segregam-se nitidamente nas famílias, ou seja, ofenótipo anormal pode ser claramente diferente do normal;

Alguns distúrbios têm uma expressão extremamente variável no quadro clínico(gravidade) ou idade de início, ou ambos;

Estas diferenças de expressão podem levar a dificuldades de diagnóstico einterpretação de heredogramas.

Modos pelos quais as diferenças de expressão podem ocorrer:

PENETRÂNCIA

É a probabilidade de que um gene tenha qualquer expressão fenotípica.

Quando a frequência de expressão de um fenótipo é menos que 100% (pessoasque tem o genótipo apropriado mas não o expressam).

EXPRESSIVIDADE

É a gravidade da expressão do fenótipo.

Quando a gravidade da doença difere nas pessoas que têm o mesmo genótipo, ofenótipo é dito como tendo expressividade variável.

PLEIOTROPIA:

Ocorre quando um único gene ou par de genes anormais produz efeitos diversosem vários órgãos ou aparelhos.

Síndrome de Marfan ESQUELETOCORAÇÃOGLOBO OCULAR

Herança Autossômica Dominante

15q21.2

Distúrbio do tecido conjuntivo que resultade mutações no fibrilina 1 (FBN1)

Aumento da estatura

Aracnodactilia com articulações frouxas

Luxação do cristalino

Dilatação da aorta

Quando a fibrilina está deficiente os ligamentos e as artérias tornam-se flácidos.

A flacidez nos ligamentos articulares leva a hipermobilidade articular e a umaperda na contenção do crescimento dos ossos. Desta forma, eles crescem demaise deformam-se.

Por sua vez, o ligamento de sustentação do cristalino frágil leva à mobilidade dalente (subluxação) podendo até se romper (luxação).

No coração, o sangue que sai com muita força a cada batimento cardíaco éejetado diretamente na aorta e esta vai se dilatando e pode até chegar a romper.

Acondroplasia 4p16.3

Distúrbio esquelético.

Mutação no gene receptor do fator de crescimento fibroblástico 3 (FGFR3 )

A maioria dos acondroplásicos têm inteligência normal.

Um casamento entre duas pessoas heterozitogas acondroplásicas poderesultar em um filho homozigoto .

Os pacientes acondroplásicos homozigotos são afetados com muito maisgravidade que os heterozigotos e é comum que não sobrevivam.

Osteogênese Imperfeita

Distúrbio do colágeno (dá consistência e resistência,principalmente ao osso, mas também à pele, veias) que predispõe àfratura fácil dos ossos e à deformidade esquelética.

Variações clínicas: desde a forma letal perinatal até apenas umleve aumento na frequência de fraturas.

Neurofibromatose

Gene NF1 em 17q11.2Afeta sistema nervoso periférico.Manchas café-com-leite.Caracterizado por numerososneurofibromas.

Alguns casos podem resultar de mutaçãonova, e não de uma herdada.

EXERCÍCIOS

PROBLEMA I

Roberto possui braquidactilia. É o primeiro filho de uma irmandade de 5 indivíduos.Os 2º e 5º irmãos são mulheres normais; o 3º irmão é um homem normal e o 4º éuma mulher também afetada.O pai de Roberto é afetado pela mesma anomalia e possui 3 irmãos; a irmã maisvelha é normal, o 2º indivíduo da irmandade é o pai de Roberto, enquanto que o 3ºe 4º indivíduos são respectivamente homem e mulher portadores de braquidactilia.O avô paterno de Roberto é normal enquanto que a avó é também braquidactílica.Essa senhora possui 3 irmãos mais jovens, sendo o primeiro um homem normal e osdois mais novos, mulheres normais. O indivíduo II-1 na genealogia de Roberto teve 2filhos homens normais e um abortamento espontâneo.

1. Construa a genealogia de Roberto, indicando as gerações, o número de cadaindivíduo e o propósito.

2. Qual o tipo de herança? Cite os critérios utilizados.3. Especifique o genótipo dos indivíduos.4. A avó paterna de Roberto, que é braquidactílica refere que seus pais eram

normais. Nesse caso, como deve ter surgido a doença na família?

Problema II

A Osteogênese Imperfeita caracteriza-se por fragilidade óssea e esclerótica azul. Muitosdos afetados manifestam apenas esclerótica azul, sendo normais quanto à inteligência e àsoutras características da síndrome. O nanismo e as malformações esqueléticas aparecemnos indivíduos que apresentam fragilidade óssea.

As genealogias A e B abaixo referem-se a famílias onde há vários indivíduosafetados. Os símbolos escuros indicam que o indivíduo possui as três características.Pergunta-se:

a) Numere as gerações e os indivíduos.

b) Qual o tipo de herança nessas famílias? Justifique. É possível concluir-se sobre o tipo deherança examinando-se apenas uma genealogia?

c)Como se explica o fato de alguns indivíduos apresentarem as três características dasíndrome e outros apenas esclerótica azul?

Os indivíduos II-4 e III-9 da genealogia B são sadios apesar de possuírem um ascendente eum descendente afetado. Como se explica tal fenômeno?

2 2

Genealogia A

6

Genealogia B

Herança Autossômica Recessiva

Ocorre somente em homozigotos.

Uma cópia normal do gene é capaz de compensar o alelo mutado.

Três combinações podem levar a uma prole homozigota mutada.

Portador Aa

A a

A AA Aa

Portador a Aa aa

Aa

Portador X Portador

Afetado aa

a a

A Aa Aa

Portador a aa aa

Aa

Portador X Afetado

Afetado aa

a a

a aa aa

Afetado a aa aa

aa

Afetado X Afetado

Consanguinidade

A possibilidade de que ambos osgenitores sejam portadores de um alelo

mutado para o mesmo locus é aumentada se esses genitores

apresentarem parentesco e tiverem um ancestral em comum.

Endogamia

Indivíduos de uma pequena populaçãotendem a escolher seus parceiros na

própria população por razões culturais, geográficas ou religiosas.

Os genitores podem se considerar nãoaparentados, mas, ainda sim, poderão

possuir ancestralidade em comum.

I

II

III 2aa

Aa Aa

Aa Aa

A_ A_ A_aa

pai

mãe

AA Aa

aaAa

A

A

a

a

Características da Herança Autossômica Recessiva

O fenótipo autossômico recessivo só é observado nos irmãos doprobando, não nos genitores, descendentes ou outros parentes.

Homens e mulheres têm a mesma probabilidade de serem afetados.

Os pais dos indivíduos afetados, em geral, são portadores assintomáticos

(heterozigotos).

A taxa de casais consanguíneos entre os genitores de afetados é elevada.

O risco de recorrência para cada irmão do probando é de 1 em 4.

Hemocromatose (mutação HFE) 6p21.3(Autossômica Recessiva)

Características fenotípicas:

Idade de início: 40 a 60 anos nos homens; após a menopausa nasmulheres.

Fadiga, impotência, diabetes, cirrose, cardiopatia.

Ferritina sérica elevada.

Doença de sobrecarga de ferro.

Fibrose Cística – Mutação no gene CFRT (ΔF508) –deleção de uma fenilalanina

Idade de início: neonatal à vida adulta;Doença pulmonar progressiva;Azospermia obstrutiva;Concentração elevada de cloreto no suor.

O CFRT é um canal de cloreto, mantém a hidratação das secreções dentrodos ductos e vias aéreas através do transporte de cloreto e inibição dacaptação de sódio.

Pode afetar órgãos, principalmente os que secretam muco, como tratorespiratório, pâncreas, genitália masculina, intestino e glândulassudoríparas.

As secreções desidratadas e viscosas nos pulmões interferem na funçãomucociliar, proporcionando um meio de crescimento para organismospatogênicos e obstruem o fluxo de ar.

Xeroderma pigmentoso 9q34(defeito no reparo de excisão do DNA)

Sensibilidade à luz ultravioleta.Câncer de pele.Disfunção neurológica.

mãos de uma paciente de 17 anos de idade

Heterogeneidade genética

Heterogeneidade Alélica

Em um locus pode haver algumas ou muitas mutações.

Diferentes mutações (alelos diferentes) no mesmo locus da doença.

Exemplo:1.000 diferentes mutações foram encontradas no gene CFTR (fibrose cística).

A heterogeneidade pode explicar a variabilidade entre pacientes portadores damesma doença.

Heterogeneidade de Locus

Mutações em loci diferentes.

Um fenótipo de uma doença pode ser causado por mutações em diferentesloci em diferentes famílias.

PROBLEMA I

Indivíduos com Síndrome de Pendred apresentam bócio (aumento da tireóide) esurdez. A surdez é congênita e o bócio aparece em geral na segunda infância. O tipode herança seguido é representado nas 2 genealogias abaixo:

Pergunta-se:1. Qual o tipo de herança? Justifique.2. Considerando a genealogia B, qual os genótipos do casal III-6 e III-7 e qual o

prognóstico para o próximo filho?3. Qual a chance de IV-3 ser heterozigoto? (Genealogia B).

2 2

PROBLEMA II

Marcelo e Paula têm dois filhos. O primeiro filho, do sexo masculino é normal. A segunda filha,do sexo feminino, é portadora de Fenilcetonúria. O pai de Marcelo é irmão do pai de Paula.Marcelo tem dois irmãos mais velhos, ambos do sexo masculino, sendo que o mais velho ésolteiro e o segundo tem duas filhas, e sua esposa teve uma perda gestacional precoce naterceira gravidez. Paula tem uma irmã mais nova, solteira e normal.Pergunta-se:1. Construa o heredograma da família.2. Baseado no heredograma, qual é o provável padrão de herança da Fenilcetonúria?3. Qual o risco de Paula e Marcelo terem outro filho afetado?

HERANÇA LIGADA AO X

Homozigota

Heterozigota

Genes ligados ao X

H YXh YX

HX HX

HX h X

Hemizigoto

Mulheres Homens

Os cromossomos X e Y são responsáveis pela determinação do

sexo.

Homens possuem somente um cromossomo X, enquanto as

mulheres possuem dois.

Só existem 2 genótipos possíveis em homens e 3 em mulheres com

respeito a um alelo mutado em um locus ligado ao X.

Genótipo Fenótipos

Homens Hemizigotos XH

Hemizigoto Xh

Não afetados

Afetados

Mulheres Homozigoto XHXH

Heterozigoto XHXh

Homozigoto XhXh

Não afetadas

Heterozigotas

Afetadas

Inativação do cromossomo X

A inativação do cromossomo X é um processo normal ;

O cromossomo X, é em grande parte, inativado nas células somáticas nas

mulheres normais.

Igualando a expressão da maioria dos genes ligados ao X em ambos os

sexos.

O mecanismo pelo qual essa compensação da dose é obtida pode ser

explicada pelo princípio da inativação do X, chamada Hipóstese de Lyon.

Hipótese de Lyon

1- Nas células somáticas femininas apenas 1 cromossomo Xé ativo. O segundo é inativo e surge nas célulasinterfásicas como cromatina sexual ou corpúsculo deBarr.

2 – A inativação do X ocorre cedo na vida embrionária,começando logo após a fertilização.

3 – Em qualquer célula somática feminina o X inativo podeser materno ou paterno. A determinação da inativação éaleatória e permanente.

Cromossomos Sexuais e o Corpúsculo de Barr

Fenótipo

Sexual

Cariótipo Cromatina

X

Homem 46,XY; 47,XYY

47,XXY; 48,XXYY

48,XXXY; 49,XXXYY

49,XXXXY

0

1

2

3

Mulher 45,X

46,XX

47,XXX

48,XXXX

49,XXXXX

0

1

2

3

4

Cromatina Sexual ou Corpúsculo de Barr

46,XX 47,XXX

49,XXXXY 45,X ou 46,XY

Inativação do Cromossomo X

Uma ampla análise de expressão de mais de 250 genesligados ao X demonstra que 10-15% dos genes escapamda inativação e expressam-se tanto pelo cromossomo Xativo como pelo X inativo.

O centro de inativação do X foi mapeado em Xq proximal, nabanda Xq13. Ele contém um gene incomum, o XIST, queparece ser regulador para a inativação do X e é expressoapenas pelo alelo no X inativo.

Embora a inativação do X seja aleatória, quando há umaalteração estrutural no cromossomo X ele é sempre inativo(inativação preferencial do X anormal).

Inativação do Cromossomo X

Outros genes que escapam da inativação são

os situados na região pseudo-

autossômica, nos segmentos distais dos

braços longo e curto do cromossomo X,

onde existem seqüências correspondentes

ao cromossomo Y, por meio das quais X e Y

se pareiam na meiose e trocam material por

crossing-over.

Herança Ligada ao Cromossomo X Recessiva (HLXR)

Uma mutação ligada ao cromossomo X é tipicamente

expressa no fenótipo de todos os homens que a receberam,

mas somente nas mulheres que são homozigotas para a

mutação.

Consequentemente, os distúrbios recessivos ligados ao X

geralmente estão restritos aos homens e raramente são

observados entre as mulheres.

Homem normal XHY

XH Y

XH XHXH normal XHY normal

Mulher

portadora

Xh XhXH portadora XhY afetado

XHXh

Herança Ligada ao X Recessiva(HLXR)

½ filhas normais e ½ portadoras

½ filhos normais e ½ afetados

XHY

XHY XHXh

XHXHXhY XHXh

Homem

afetado

XhY

Xh Y

XH XHXh

portadoraXHY normal

Mulher

normal

XH XHXh

portadoraXHY normal

XHXH

Todas as filhas portadoras

Todos os filhos normais

Herança Ligada ao X Recessiva(HLXR)

XhY XHXH

XHXhXHY

Homem afetado XhY

Xh Y

XH XHXh portadora XHY normal

Mulher

portadora

Xh XhXh afetada XhY afetado

XHXh

½ das filhas portadoras e ½ afetadas

½ dos filhos normais e ½ afetados

Herança Ligada ao X Recessiva(HLXR)

Características da Herança LXR

A incidência das características é mais alta nos homens do que nasmulheres.

As mulheres heterozigotas em geral não são afetadas, mas algumaspodem expressar manifestações leves, de acordo com a inativação doX.

O gene responsável pela condição é transmitido por um homem afetadopara todas as suas filhas. Qualquer filho de suas filhas tem um risco de50% de herdá-lo.

O gene em geral nunca é transmitido diretamente do pai para o filho, masé transmitido por um homem afetado para todas as suas filhas.

O gene pode ser transmitido por uma série de mulheres portadoras. Oshomens afetados são relacionados através das mulheres.

Hemofilia

O sangue não consegue coagular normalmente devido a uma deficiência

do fator VIII, uma proteína da cascata de coagulação.

Se um hemofílico se unir a uma mulher normal:

Todos os filhos receberão os cromossomo Y de seu pai e um X materno,

não sendo afetados, mas todas as filhas receberão o cromossomo X

paterno com o alelo para a hemofilia e serão portadoras.

Homem afetado XhY

Xh Y

XH XHXh portadora XHY normal

Mulher normal XH XHXh portadora XHY normal

XHXH

Distrofia Muscular de Duchenne

Miopatia progressiva resultando em degeneração e

fraqueza muscular.

Ao cinco anos de idade, a maior parte dos pacientes

utiliza a manobra de Gowers e tem uma hipertrofia da

panturrilha (aumento devido à substituição do músculo

por tecido adiposo e conjuntivo.

Características da Herança Ligada ao X Dominante (HLXD)

Um fenótipo ligado ao X é descrito como dominante se for regularmente

expresso em heterozigotos.

A HLXD pode ser distinguida da herança autossômica dominante pela

ausência de transmissão homem a homem.

Características da Herança Ligada ao X

dominante (HLXD)

Os homens afetados que se reproduzem com mulheresnormais não têm filhos afetados nem filhas normais.

A prole tanto masculina quanto feminina de mulheres afetadastem um risco de 50% de herdar o fenótipo. O padrão doheredograma é o mesmo visto com a herança AD.

As mulheres afetadas são cerca de duas vezes mais comunsque os homens afetados, mas é típico que as mulheresafetadas tenham uma expressão mais branda do fenótipo.

Herança Ligada ao Cromossomo X

Dominante (HLXD)

Herança Ligada ao Cromossomo X Dominante (HLXD)

Homem afetado XhY

Xh Y

XH XHXh afetada XHY normal

Mulher normal XH XHXh afetada XHY normal

XHXH

Os homens afetados que se reproduzem com mulheres normaisnão têm filhos afetados nem filhas normais.

Homem

normal

XHY

XH Y

XH XHXH normal XHY normal

Mulher afetada Xh XhXH afetada XhY afetado

XHXh

A prole tanto masculina quanto feminina de mulheresportadoras tem um risco de 50% de herdar o fenótipo. O padrãodo heredograma é o mesmo visto com a herança AD.

Síndrome de Rett

Geralmente letal nos homens hemizigotos.

Caracterizada por crescimento e desenvolvimento pré-natal e neonatal

normal.

Seguidos pelo rápido início dos sintomas neurológicos.

As crianças desenvolvem características autistas e comportamento

irritável, demonstrando batimentos das mãos e dos braços

PROBLEMA I

O heredograma abaixo é de uma família cujos indivíduos assinalados apresentam hidrocefalia congênita.

Pergunta-se:

1 - Qual é o provável padrão de herança?

2 - Qual é o risco de um filho (sexo masculino) do indivíduo III-3 ter a mesma patologia?

PROBLEMA II

A genealogia abaixo refere-se a uma família onde ocorre raquitismo resistente à vitamina D. Os

afetados apresentam defeitos esqueléticos e níveis baixos de fosfato no sangue. Os símbolos

totalmente preenchidos indicam hipofosfatemia e raquitismo resistente à vitamina D e os símbolos

pontilhados, apenas a hipofosfatemia. Pergunta-se:

1 - Qual o tipo de herança? Justifique.

2 - Quais os genótipos dos indivíduos I-1, I-2, II-2, III-3, III-5 e III-10?

3- Verifica-se que esta patologia é menos variável em sua expressão nos homens do que nas

mulheres. Como você explicaria tal fenômeno?

CITOGENÉTICA HUMANA

Cromossomos humanos

Citogenética é a parte da genética que estuda os cromossomos.

Em 1956 descobriu o número correto de cromossomos no homem.

Para facilitar o estudo, construiu-se uma espécie de mapa, agrupandoos cromossomos em ordem de tamanho e posição dos centrômeros.

Esse mapa recebe o nome de cariótipo.

O que é citogenética?

O que é um cromossomo?

Molécula de DNA muito longa empacotada com proteína, facilmentevisualizada ao microscópio nas células em divisão.

Nas células humanas existem 23 pares de cromossomos.

Homólogos: dois cromossomos iguais, porém um de origem maternae outro de origem paterna.

Tipos de cromossomos

Autossômicos:

Cromossomos que não identificam sexo (1 ao 22)

Sexuais:

Responsáveis pela determinação sexual (X e Y)

Cariótipo

Indicações clínicas para Citogenética

Anomalias congênitas múltiplas associadas a RM;

RM ou de crescimento não explicado;

Infertilidade;

Amenorréria primária;

Genitália ambígua;

Abortos espontâneos múltiplos;

Morte neonatal e natimortos em associação com defeitoscongênitos;

Diagnóstico pré-natal;

Doenças onco-hematológicas.

Amostras: sangue periférico, medula óssea, cultura de fibroblastos delíquido amniótico e vilosidades coriônicas.

Culturas: meio apropriado para o crescimento celular que se desejaestudar, condições da estufa e tempo.

Coleta: quantidade e tempo da colchicina e da solução hipotônica,fixador (ácido acético e metanol).

Lâminas: pingar de 3 a 4 lâminas para análise. Avaliar na lâmina emconvencional (corante Giemsa) o índice mitótico e qualidade dasmetáfases. Após 3 a 4 dias realizar o procedimento de banda G naslâminas restantes e analisar detalhadamente as regiões de cadacromossomo pelo padrão de bandas.

Técnicas citogenéticas realizadas no laboratório

Cultura de sangue periférico

Sangue coletado em heparina e colocado em um meio de cultura

O meio de cultura contém fito-hemaglutinina – que estimula a divisão doslinfócitos.

72 horas para divisão das célulasColchicina - inibir a formação dos fusos e pára a mitose na metáfase.

Estufa

Solução hipotônica → rompe amembrana nuclear e espalha oscromossomos.

Fixador

Preparo das lâminas

Avaliação da cultura

Classificação dos cromossomos

2009 – ISCN - International System for Cytogenetic Nomenclature

CLASSIFICAÇÃO DOS CROMOSSOMOS

Os cromossomos humanos classificam-se segundo a posição docentrômero em três tipos:

Metacêntricos: centrômero mais ou menos central e braços decomprimento aproximadamente igual .

Submetacêntricos: com um centrômero excêntrico e braços decomprimento nitidamente diferentes .

Acrocêntricos: centrômero próximo a uma extremidade.

CLASSIFICAÇÃO DOS CROMOSSOMOS

Maior para o menor → cromossomos 1,2 e 3 → cromossomos 21, 22 e Y

“LANDMARKS”

Landmarks = pontos dereferência → centrômeros,telômeros e bandas específicas;

As bandas mais escuras são ricasem AT e replicação tardia;

As mais claras são ricas em GC,replicação mais rápida.

NOMENCLATURA DAS BANDAS CROMOSSÔMICAS

Bandas, sub-bandas e regiões são numeradas do centrômero →telômero

CROMOSSOMO 21

Localize o segmento 21q22.1

Braço curto = p (petit)

Braço longo = q

NÍVEL DE RESOLUÇÃO

“BANDEAMENTO”DEFINIÇÃO

Uma “banda” é definida como aquela parte docromossomo claramente distinguível do seu segmentoadjacente por ser mais clara ou mais escura, após aaplicação de uma das técnicas de bandeamento.

Bandas escuras por um método podem ser claras poroutro. Os cromossomos são visualizados como uma sériecontinua de bandas claras e escuras não havendointerbandas.

TÉCNICAS DE BANDAS

Banda G - produzidas por tratamento com Tripsina, detergentes, ousoluções salinas aquecidas, seguidas de coloração com Giemsa ou Wrigth;

Banda R - produzidas por exposição a soluções salinas muito aquecidasseguida de coloração Giemsa (reversa banda G);

Banda Q - produzidas por coloração com quinacrina mostarda, padrõesde bandas fluorescentes;

Banda C - produzidas por tratamentos múltiplos que incluem soluçõesácidas, básicas e salinas aquecidas, seguidas de colocarão Giemsa, coraregiões de heterocromatina constitutiva ;

Banda NOR – regiões organizadoras de nucléolos produzidas portratamento com prata;

Banda T – bandas teloméricas;

TÉCNICAS DE BANDAS

BANDA CNOR

Banda R

Banda Q

DIAGNÓSTICO PRÉ-NATAL NA GENÉTICA

DIAGNÓSTICO PRÉ-NATAL (DPN)

Colaboração de várias disciplinas:

ObstetríciaUltra-sonografiaGenética ClínicaLaboratório Psicologia

Finalidade do DPN

Fornecer uma possibilidade de escolhas informadas a casaisem risco de ter um filho com uma anomalia.

Dar apoio e reduzir a ansiedade.

Permitir que os casais iniciem uma gestação com oconhecimento de que a presença ou a ausência dodistúrbio no feto pode ser confirmada por testes

Principais métodos para o DPN

Técnicas Não Invasivas:

Ultra-sonografia

Marcadores Bioquímicos

Técnicas Invasivas:

Biópsia de Vilosidades Coriônicas

Amniocentese

Cordocentese

ULTRA-SONOGRAFIA

Determinação da idade fetal

Determinação do sexo fetal

Determinação de gravidez múltipla

Movimentação fetalDefeitos cardíacosDefeitos de fechamento do tubo neuralDisplasias esqueléticasPolidactilias e defeitos de membrosMalformações cranianas

MARCADORES BIOQUÍMICOS

Alfa-fetoproteína (AFP):

Proteína formada no saco vitelínico e depois no fígado fetal.

A dosagem deve ser realizada no soro materno entre a 16ª e a 18ªsemanas de gestação.

Os resultados são comparados com uma faixa considerada normal emrelação à idade gestacional.

Teste Triplo

Dosa 3 marcadores sangüíneos e está disponível entre 15 e 20 semanasde idade gestacional, especialmente para as mulheres em risco detrissomias.

São: alfa-fetoproteína (AFP)

estriol não-conjugado (uE3)

gonadotrofina coriônica (HCG)

É apenas um teste de triagem – não é diagnóstico!

Teste Triplo

Risco

Aumentado

AFP uE3 HCG

S. Down

S. Edwards

DFTN _ _

MÉTODOS INVASIVOS

BIÓPSIA DE VILOSIDADES CORIÔNICAS (VILO CORIAL)

Aspiração de tecido trofoblástico por via transcervical outransabdominal.

Mais precoce: 10ª - 12ª semana

Risco de perda fetal: 1-2%

BIÓPSIA DE VILOSIDADES CORIÔNICAS (VILO CORIAL)

AMNIOCENTESE

Processo de remoção de uma amostra do líquido amniótico por viatransabdominal com uma seringa (orientação pelo ultra-som).

Aproximadamente em torno da 14ª - 16ª semana.

Risco de indução do aborto, infecção materna ou fetal (0,5-1%).

AMNIOCENTESE

CORDOCENTESE

Obtenção de uma amostra de sangue fetal diretamente do cordãoumbilical sob orientação do ultra-som.

18ª semana de gestação.

ALTERAÇÕES CROMOSSÔMICAS

ALTERAÇÕES CROMOSSÔMICAS

Podem ser:

Numéricas

Estruturais

Podem envolver qualquer cromossomo:

Autossomo

Sexual

Ambos

CROMOSSOMOS – GENES

Mudança na estrutura ou número

Altera a expressão gênica

Indivíduo fenotipicamente inviável ou anormal

ANOMALIAS CROMOSSÔMICAS

ALTERAÇÕES CROMOSSÔMICAS

Principais características fenotípicas:

Baixo peso ao nascer,

Retardo do desenvolvimento físico e neuropsicomotor,

Baixa estatura,

Microcefalia,

Micrognatia,

Orelhas e olhos mal posicionados,

Anomalias esqueléticas,

Anomalias de mãos e pés,

Cardiopatias congênitas,

Malformações cerebrais,

Malformações do sistema gênito-urinário.

Alterações cromossômicas numéricas

Aneuploidia

Número anormal de cromossomos devido à presença ouausência de um ou mais cromossomos.

Associada à deficiência física e/ou mental.

Trissomia

Presença de três cópias de um determinado cromossomo.

A trissomia de um cromossomo inteiro raramente é compatível com a vida.

A mais comum é a trissomia do cromossomo 21 (síndrome de Down).

Mecanismo mais comum de aneuploida - não disjunção.

47,XY,+21

Monossomia

Ausência de um cromossomo

Monossomia de um cromossomo inteiro quase sempre é letal.

Exceção: monossomia do cromossomo X

S. de Turner: 45,X.

45,X

O mecanismo mais comum para a aneuploidia é a não-disjunçãomeiótica

Falha de um par de cromossomos em se separar corretamente durante ameiose

Normal Não disjunção

NÃO-DISJUNÇÃO

Não-disjunção em uma divisão mitótica após a formação do zigoto

MOSAICISMO

ANOMALIAS CROMOSSÔMICAS NUMÉRICAS

47

47 47

46

4747 47

47

47

47 47 4747

4747 47

4646

4646 46

46 4646 46

47

46

46 46 46 46

Mosaicismo

Cariótipo: 47,XY,+21/46,XY

47,XY,+21

Síndrome de Down – trissomia do 21

Face achatada, fendas palpebrais oblíquas, epicanto, ponte nasal baixa,Orelhas pequenas, dismórficas e de implantação baixaPrega palmar transversal única,Clinodactilia de quinto dedo,Prega única de quinto dedo.

Trissomia Livre – 95%Mosaico - 2%Translocação – 4%

Síndrome de Patau – trissomia do 13

47,XX,+13

Retardo mental e motor, hipotonia.

Microcefalia, anoftalmia ou microftalmia, hipertelorismo ocular.

Fenda labial (bilateral).

Polidactilia.

Incidência:

1 em 15.000 a 25.000 nascimentos.

20% causados por translocação

47,XX,+18

Síndrome de Edwards – trissomia do 18

Sobreposição de dedos.

Retardo de crescimento e hipertonia.

Orelhas dismórficas e de implantação baixa.

Incidência: 1 em 7.500 nascimentos.

Inativação do X

ALTERAÇÕES DOS CROMOSSOMOS SEXUAIS

Baixo conteúdo gênico no Y

Minimiza as consequências clínicas do desequilíbriode cromossomos sexuais.

Síndrome de Turner – monossomia do X

Baixa estatura, pescoço alado;Linha de implantação baixa dos cabelos;Tórax em escudo com mamilos espaçados;Anomalias renais e cardiovasculares.

45,X

Síndrome de KlinefelterAltos e magros.Pernas relativamente longas.Fisicamente normais até a puberdade.Geralmente inférteis.

47, XXY

Euplóidia

Múltiplo exato do número de cromossomos haplóide (n).

Triploidia e tetraploidia (Poliploidias)

Diploidia – 2n

Triploidia – 3n

Tetraploidia – 4n

Embora os fetos triplóides ou tetraplóides possam nascer vivos, em geral nãosobrevivem muito tempo.

Resulta:

Fertilização do ovócito por dois espermatozóides (dispermia);

Falha de uma das divisões meióticas do espermatozóide ou do ovócito.

TRIPLOIDIA

Expressão fenotípica depende da fonte do conjuntocromossômico extra:

Espermatozóide (conjunto extra de cromossomos paternos):placenta anormal – mola hidatiforme parcial

Ovócito (conjunto extra de cromossomos maternos):abortados espontaneamente no início da gestação.

TRIPLOIDIA

69,XXY

Alterações cromossômicas estruturais

Alterações cromossômicas estruturais

Quebra cromossômica seguida de reconstituição em umacombinação anormal;

São menos comuns que a aneuploidia;

A troca cromossômica ocorre espontaneamente em umafrequência baixa;

Pode ser induzida por agentes clastogênicos (radiaçãoionizante, infecções virais e substâncias químicas);

ANOMALIAS CROMOSSÔMICAS ESTRUTURAIS

Balanceados:

• Conjuntos cromossômicos que tiverem o complemento normal dematerial cromossômico.

Não-balanceados:

• Se houver material adicional ou ausente.

BALANCEADOS

Translocações recíprocas

Troca de segmentos entre dois cromossomos

46, XX, t(1;20)(q32.1;q11:2)

Translocações robertsonianas

Envolve dois cromossomos acrocêntricos que se fundem perto da região docentrômero com a perda dos braços curtos;

A perda dos braços curtos não é deletéria – múltiplas cópias de RNAribossômico;

São fenotipicamente normais, mas há um risco de gametas e prole não-balanceada.

46,XY,t(14;21) (p13;p13)

Inserção

É um tipo de translocação não-recíproco – ocorre quando umsegmento removido é inserido em um cromossomodiferente.

46,XY,ins(7;15)(q32;q11.2q15)

Inversão

Um cromossomo sofre duas quebras e é invertido;

Podem ser: pericêntricas (incluem o crentrômero) e paracêntricas (nãoincluem o centrômero);

NÃO BALANCEADOS

Se houver material adicional ou ausente → fenótipo provavelmente anormaldecorrente de duplicação ou deleção

Trissomia parcial Monossomia parcial

47,XY,+del(9)(q21)

46,XX,t(9;10)(q13;q26)

Deleções

Perda de um segmento cromossômico → desequilíbrio;

Portador de uma deleção é monossômico para a informação genética dosegmento correspondente.

Deleção terminal

Síndrome de Cri-du-Chat

46,XX,del(5)(p)

Deleção intersticial

46,XX,del(7)(q22q32)

Duplicação

Origina de uma segregação anormal da meiose de um portador de umatranslocação ou inversão;

Podem romper genes levando a alguma alteração fenotípica

Cromossomos Marcadores

Marcadores – são pequenos, não identificados;

Geralmente são adicionais ao complemento cromossômico normal

47,XX,+mar

Cromossomos em anel

Formam-se quando ocorre duas quebras e as pontas do cromossomosreúnem-se em uma estrutura em anel.

45,XY,r(11),-21

r(X)

Isocromossomos

Um braço está faltando e o outro está duplicado

i(5)(p10)

Cromossomos Dicêntricos

Dois segmentos cromossômicos, cada um com um centrômero, fundem-sede ponta a ponta.